堿性活化法合成粉煤灰沸石工藝是粉煤灰沸石制備的主要方法之一。沸石具有較多的孔穴、孔道,其特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使得沸石具有較好的陽離子交換選擇性、耐高溫、耐酸堿等性能。而粉煤灰與沸石前驅(qū)體火山灰的物質(zhì)相類似, 其主要是由硅鋁酸鹽非晶形玻璃相物質(zhì)、晶相物質(zhì)(石英石、莫來石、磁鐵礦和赤鐵礦)及少量未燃燒的炭組成。其活性主要取決于內(nèi)部玻璃相物質(zhì)的化學(xué)活性,而通過傳統(tǒng)物理粉磨方式過對粉煤灰進(jìn)行磨細(xì)加工破壞玻璃相物質(zhì)表面的保護(hù)膜,然而在優(yōu)化到一定細(xì)度后,其物理活性并不明顯,因此需要對其進(jìn)行工藝改進(jìn)。
為了減輕廢棄粉煤灰對環(huán)境造成的巨大負(fù)擔(dān)并提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值、降低合成沸石原料成本,可以通過水熱合成法來對粉煤灰沸石分子篩進(jìn)行制備,具有較高的附加值。水熱合成法是所有合成工藝的基礎(chǔ),其工藝原理是使粉煤灰中的玻璃相物質(zhì)在堿性條件下溶解生成了硅鋁酸鹽膠體,接著在水熱條件下使硅鋁酸鹽膠體結(jié)晶轉(zhuǎn)化為沸石。但是在傳統(tǒng)水熱合成法工藝中,存在著能耗大、產(chǎn)率低、產(chǎn)生的副產(chǎn)物多等問題。通過優(yōu)化改進(jìn)的水熱合成兩步法,其在過程中通過添加硅鹽、鋁鹽來調(diào)整提升沸石的產(chǎn)率及純度。而通過微波輔助法,是利用微波加熱方法來替代傳統(tǒng)的電熱加熱方法,縮短了晶化時(shí)間,得到了顆粒較小的產(chǎn)品,從而提高沸石純度。
堿性活化法合成的粉煤灰沸石在現(xiàn)代化工領(lǐng)域中有著重要的作用,例如在冶金、電鍍、印染領(lǐng)域中,大量的銅離子會在人體內(nèi)有著大量累積,其對人體肝臟器官均有著不同程度的損傷,并且會引發(fā)血色病。而粉煤灰沸石能夠有效去除這些重金屬離子,例如在去除電廠污水中的Cu2+離子中,其隨著堿濃度的增加而呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢,并且可以改變原有材料中的聚合態(tài)及分布,可以得到較好的去除效果。
總之,利用鹽酸對粉煤灰原料進(jìn)行酸處理可以除去工業(yè)領(lǐng)域中產(chǎn)生廢棄物的氧化鈣和氧化鐵等絕大部分堿性氧化物雜質(zhì),并且結(jié)合試驗(yàn)可知,最適宜的酸處理?xiàng)l件:反應(yīng)溫度20?℃、反應(yīng)時(shí)間?5 h和鹽酸濃度?15%?。 酸處理后粉煤灰中的氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)從?39.?66%?增加至78.?31%?,氧化硅和氧化鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和從?51.?51%?上升至?85.?37%?,為堿處理
活化以及?ZSM – 5?沸石的合成提供了較好的硅鋁原料。